CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.Công nghệ cắt gọt kim loại 1. Khái niệm: Công nghệ cắt gọt kim loại là phương pháp gia công kim loại bằng hình thức cắt gọt, một trong những phương pháp cắt gọt kim loại phổ biến trong ngành chế tạo cơ khí. Công nghệ sản xuất kim loại là quá trình sử dụng các công cụ để loại bỏ chi tiết/ phần nào đó từ vật liệu tấm hoặc thanh kim loại lớn. Quá trình này thường được thực hiện bằng cách sử dụng máy cắt CNC laser hoặc các công cụ khác như: Tiện, mài, mũi khoan và dao phay,.
để tạo ra hình dạng và kích thước khác nhau trên bề mặt kim loại. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của sản phẩm cuối cùng, quá trình cắt gọt kim loại có thể tạo ra các chi tiết cơ khí nhỏ, hoặc để sản xuất các bộ phận lớn hơn, chẳng hạn như các khung máy móc công nghiệp hay cấu trúc nhà xưởng.2 Các phương pháp cắt gọt kim loại thông dụng: 1.1 Phương pháp tiện: Tiện thường được thực hiện trên các chi tiết có dạng tròn xoay. Phương pháp gia công cắt gọt kim loại này cho phép sản xuất các chi tiết kim loại phức tạp và chính xác mà trước đây không thể hoàn thành bằng cách gia công truyền thống. Quá trình này được sử dụng để thực hiện các vết cắt bên ngoài trên sản phẩm kim loại.
Hình ảnh minh họa phương pháp tiện *Ưu điểm: Tốc độ cắt nhanh. Độ chính xác tốt. 1 Ít tốn thời gian hơn. Hoạt động trên kim loại và hợp kim.
Không yêu cầu tay nghề cao. *Nhược điểm: Chỉ hoạt động trên các bộ phận dạng trụ tròn hoặc hình tròn xoay;. Chi phí cao. Dụng cụ thường xuyên bị mài mòn.
Phế phẩm cao. Sinh nhiệt cao. *Ứng dụng: Gia công tiện được sử dụng trong sản xuất các chi tiết máy móc, bao gồm: Thiết bị y tế, máy bay, tàu thủy,. Ngoài ra, phương pháp tiện còn có nhiều ứng dụng khác như: Bộ phận động cơ, trục, rãnh, côn,.2 Phương pháp phay: Phay là quá trình sử dụng các thiết bị, dụng cụ cắt quay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi gia công tĩnh.
Chúng có thể sử dụng nhiều loại công cụ khác nhau để đạt được kết quả mong muốn. Phay thường được dùng để gia công dạng mặt phẳng, cong có cấu tạo phức tạp. Là loại hình gia công kim loại bằng cách sử dụng dao cắt với chuyển động vuông góc với trục của máy. Hình ảnh minh họa phương pháp phay *Ưu điểm: Độ chính xác cao.
Quá trình cắt nhanh hơn. 2 Ứng dụng trong các loại vật liệu khác nhau. *Nhược điểm: Phế phẩm nhiều. Yêu cầu nhân viên có trình độ cao.
*Ứng dụng: Ứng dụng của phay rất đa dạng, thường được sử dụng trong sản xuất linh kiện của các sản phẩm như: Máy móc, thiết bị y tế, ô tô, máy bay, tàu thủy,. Và xu hướng công nghệ cắt gọt kim loại này được ứng dụng nhiều trong các sản phẩm khác như: Đường viền bề mặt, thiết bị nha khoa, bộ phận phòng thủ,.3 Phương pháp mài cà Mài sử dụng bánh xe mài mòn để loại bỏ vật liệu khỏi phôi. Phương pháp cắt gọt kim loại này được sử dụng để làm mịn bề mặt của các chi tiết kim loại, giúp tạo ra một bề mặt hoàn thiện tuyệt đối, mang đến các sản phẩm có thể hoạt động tốt và đẹp hơn. Hình ảnh minh họa phương pháp mài cà *Ưu điểm: Bề mặt hoàn thiện tốt.
Kích thước chính xác. *Nhược điểm: Chỉ hoạt động để làm mịn bề mặt và các cạnh. *Ứng dụng: 3 Ứng dụng của gia công mài bóng rất đa dạng, được sử dụng trong các lĩnh vực: Sản xuất các linh kiện máy móc, ô tô, thiết bị y tế, thiết bị điện tử và nhiều sản phẩm khác,.4 Phương pháp cắt dây EDM (Electric Discharge Machining) Gia công phóng điện hoạt động bằng cách làm nóng chảy kim loại thông qua hồ quang điện. Một điện cực được đưa đến gần phôi mà không tiếp xúc vật lý.
Phôi được biến thành một điện cực khác. Trên ứng dụng hiệu điện thế, có sự phóng điện giữa hai điện cực. Những phóng điện này làm tăng nhiệt độ và làm tan chảy vật liệu. Là phương pháp cắt và tách vật liệu kim loại bằng việc đưa một sợi dây mỏng qua vật liệu cần cắt và sử dụng điện xung để cắt các chi tiết.
Hình ảnh minh họa phương pháp cắt dây *Ưu điểm: Khả năng tạo vết cắt phi tuyến tính. Độ chính xác cao. Làm việc với vật liệu cứng. *Nhược điểm: Tiêu thụ điện năng cực cao.
Tốc độ cắt chậm. Chỉ hoạt động đối với vật liệu dẫn điện. Hình thành vùng ảnh hưởng nhiệt. *Ứng dụng: 4 Ứng dụng của phương pháp cắt dây EDM rất phổ biến trong: Sản xuất các linh kiện chất lượng cao, đặc biệt là trong sản xuất các linh kiện quang học, điện tử, chế tạo đồng hồ và các sản phẩm yêu cầu độ chính xác cao,.
Công nghệ CAD CAM CNC 2.1 Khái niệm về CAD: Công nghệ CAD (Computer-Aided Design) là một phần không thể thiếu trong hệ thống CAD CAM CNC, đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và phát triển sản phẩm. CAD cho phép kỹ sư và nhà thiết kế tạo ra các mô hình 2D và 3D chính xác của sản phẩm trên máy tính, thay vì sử dụng phương pháp truyền thống như bút và giấy. Bằng cách sử dụng CAD, kỹ sư có khả năng tạo ra mô hình chính xác và chi tiết của sản phẩm, từ các khía cạnh nhỏ nhất cho đến toàn bộ cấu trúc. Không chỉ giúp thấy rõ hơn về hình dáng, mà còn cho phép thử nghiệm các tính năng và tùy chọn khác nhau một cách ảo trước khi bước vào giai đoạn sản xuất.
Ngoài ra, CAD cũng cung cấp các công cụ tự động hóa thiết kế, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu suất. Từ việc tạo kiểu sản phẩm đến việc xác định vật liệu và thông số kỹ thuật, tất cả có thể được thực hiện trên một nền tảng duy nhất. Điều này giúp giảm thiểu sai sót trong quy trình và tăng tính tùy chỉnh cho sản phẩm. Hình ảnh minh họa CAD 2.2 Khái niệm về CAM: Công nghệ CAM (Computer-Aided Manufacturing) là một phần không thể thiếu trong hệ thống CAD CAM CNC.
CAM chính là người bạn đồng hành của nhà sản xuất trong việc tạo ra các sản phẩm chất lượng cao và hiệu suất tối ưu. 5 Mục tiêu chính của CAM là tối ưu hóa và tự động hóa quy trình sản xuất. Thay vì dựa vào sự can thiệp của con người trong từng bước, CAM giúp máy móc thực hiện các tác vụ sản xuất một cách tự động và chính xác, dựa trên mã số được tạo ra từ quá trình lập trình. Điều này giúp loại bỏ sai sót do người làm và tạo ra tính chính xác cao trong quy trình sản xuất.
Cùng với việc tối ưu hóa, CAM còn mang lại sự linh hoạt cho quy trình sản xuất. Khi có sự thay đổi trong thiết kế hoặc yêu cầu sản xuất, CAM có khả năng tự động điều chỉnh mã số và quy trình sản xuất mà không cần phải thay đổi toàn bộ quy trình lập trình. Điều này giúp tăng khả năng tùy chỉnh và tiết kiệm thời gian, đồng thời giảm thiểu lãng phí trong quy trình sản xuất. Hình ảnh minh họa CAM 2.3 Khái niệm về CNC: Công nghệ CNC (Computer Numerical Control) là trái tim của hệ thống CAD CAM CNC, chịu trách nhiệm điều khiển các thiết bị máy móc thực hiện quy trình sản xuất.
CNC là sự kết hợp giữa máy móc và tính toán máy tính, giúp tạo ra các sản phẩm chính xác và đồng nhất. Máy CNC hoạt động dựa trên mã G-code, là một chuỗi lệnh điều khiển được tạo ra từ dữ liệu thiết kế CAD và CAM. Mã G-code cho phép máy CNC biết chính xác cách thực hiện các tác vụ, như cắt, khoan, hoặc mài. Điều này đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng sẽ được sản xuất theo đúng thiết kế và chất lượng.
Với sự tự động hóa của CNC, quy trình sản xuất trở nên hiệu quả hơn và ít phụ thuộc vào con người. Điều này giảm thiểu sai sót và tăng năng suất sản xuất. Đồng thời, máy CNC có khả năng làm việc 24/7 mà không cần nghỉ ngơi, đảm bảo rằng sản xuất diễn ra liên tục và hiệu quả. Hình ảnh minh họa CNC 2.1 Chức năng và ứng dụng của CAD Thiết kế sản phẩm và mô phỏng: Trong quá trình thiết kế, CAD cho phép kỹ sư tạo ra các mô hình chính xác với chi tiết tối đa.
Điều này rất hữu ích trong việc hiểu rõ cấu trúc và tính năng của sản phẩm trước khi bước vào giai đoạn sản xuất. Tối ưu hóa quy trình thiết kế: Nhờ tích hợp các công cụ tự động hóa, CAD giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế từ việc tạo kiểu đến xác định vật liệu và thông số kỹ thuật. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên đáng kể. Ưu điểm của thiết kế bằng CAD Tăng hiệu suất thiết kế: Sử dụng CAD, nhóm thiết kế có khả năng làm việc đồng thời trên cùng một dự án, từ xa và hiệu quả hơn.
Giảm thời gian và sai sót: Thay vì tạo mẫu thử nghiệm vật lý, CAD cho phép tạo mô hình ảo, giúp phát hiện và khắc phục lỗi trước khi sản xuất thực tế.2 Chức năng và ứng dụng của CAM Lập trình gia công tự động: CAM giúp chuyển đổi mô hình thiết kế từ CAD thành mã máy để điều khiển các máy công cụ CNC thực hiện gia công. Điều này loại bỏ sai sót do người làm và tạo ra hiệu suất cao hơn. Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Tự động hóa quy trình sản xuất giúp tối ưu hóa tài nguyên và giảm thời gian sản xuất.3 Chức năng và ứng dụng của CNC Ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp 7 Máy CNC đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực sản xuất, từ cơ khí, ô tô, điện tử cho đến ngành y học. Nhu cầu về sản suất và gia công hoàng loạt 3.1 Khái niệm sản xuất hàng loạt: Có thể chia quá trình sản xuất của doanh nghiệp thành những loại hình khác nhau dựa theo các tiêu thức khác nhau như số lượng và đặc điểm của sản phẩm sản xuất; kết cấu của sản phẩm; tính chất của quá trình sản xuất hoặc khả năng tự chủ trong sản xuất của doanh nghiệp.
Sản xuất hàng loạt được hiểu cơ bản chính là một trong những hình thức sản xuất khi phân loại theo số lượng sản phẩm sản xuất và tính chất lặp lại. Sản xuất hàng loạt là loại hình trung gian giữa sản xuất đơn chiếc và sản xuất hàng khối.